载波跟踪的实现系统技术方案

本发明专利技术提供一种载波跟踪的实现系统。所述系统包括鉴别器、环路滤波器、压控振荡器和谐振器，其中，所述鉴别器有两路输入，一路输入来自所述谐振器的输出，另一路输入来自所述压控振荡器的输出，所述鉴别器计算两个输入的相位误差和频率误差，并转化为电压输出；所述环路滤波器将所述鉴别器的输出电压进行低通滤波，得到电压直流分量；所述压控振荡器将所述环路滤波器输出的电压直流分量进行相位的不断累加，将电压转换为相位输出，并通过压控灵敏度系数调整电压变化的幅度得到变化的相位输出。本发明专利技术能够使用锁频环和锁相环结合的方式实现快速和高精度的载波跟踪。

【技术实现步骤摘要】
载波跟踪的实现系统
本专利技术涉及MEMS
，尤其涉及一种载波跟踪的实现系统。
技术介绍
随着集成电路的大规模发展，在传统集成电路的基础上融合精密机械加工技术的MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)得到快速发展，硅微陀螺是MEMS陀螺的一种，硅微陀螺由于融合了各种技术，成为世界上最复杂的传感器，具有体积小、灵敏度高等特点，具有非常广泛的应用，不管在国防领域还是民用领域都有着非常重要的作用。虽然硅微陀螺的应用领域如此广阔，但由于我国对硅微陀螺的研究起步较晚，基于目前的设计和加工水平，产出的大多数陀螺都处于中低精度，难以适应在国防、航天等要求更高场合的应用，因此提高精度成为研究硅微陀螺的关键问题。要使硅微陀螺实现高精度，就要改进其闭环驱动电路，而全数字闭环驱动电路的主要组成部分就是数字锁相环，传统的数字锁相环的组成部分大多为鉴相器、低通滤波器和压控振荡器。在硅微陀螺中锁相环的同步载波过程一般用锁相环来实现，在高动态过程中，为了满足环境要求，锁相环达到较高跟踪精度，带宽会较窄，难以满足系统性能。
技术实现思路
本专利技术提供的载波跟踪的实现系统，能够使用锁频环和锁相环结合的方式实现快速和高精度的载波跟踪。第一方面，本专利技术提供一种载波跟踪的实现系统，所述系统包括鉴别器、环路滤波器、压控振荡器和谐振器，其中，所述鉴别器有两路输入，一路输入来自所述谐振器的输出，另一路输入来自所述压控振荡器的输出，所述鉴别器计算两个输入的相位误差和频率误差，并转化为电压输出；所述环路滤波器将所述鉴别器的输出电压进行低通滤波，得到电压直流分量；所述压控振荡器将所述环路滤波器输出的电压直流分量进行相位的不断累加，将电压转换为相位输出，并通过压控灵敏度系数调整电压变化的幅度得到变化的相位输出。可选地，所述鉴别器包括鉴频器和鉴相器，所述鉴频器和鉴相器各有两路输入，一路输入来自所述谐振器的输出，另一路输入来自所述压控振荡器的输出。可选地，所述鉴频器对所述两路输入进行点和交叉计算再通过函数ATAN2的计算后除以采样时间，输出频率误差；所述鉴相器对所述两路输入通过函数ATAN2的计算，输出相位误差。可选地，所述鉴频器输出频率近似于真实频率误差的正弦信号，所述鉴相器输出相位是相位误差的正弦信号。可选地，所述环路滤波器包括二阶锁频环滤波器和三阶锁相环滤波器，所述二阶锁频环滤波器对所述鉴频器输出的频率误差进行滤波和去噪，所述三阶锁相环滤波器对所述鉴相器输出的相位误差进行滤波和去噪，所述环路滤波器对所述二阶锁频环滤波器和所述三阶锁相环滤波器的输出进行归一化处理，得到低频直流分量。可选地，所述二阶锁频环滤波器对所述鉴频器输出的频率误差进行滤波，去掉高频成分，输出低频直流分量；所述三阶锁相环滤波器对所述鉴相器输出的相位误差进行滤波，去掉高频成分，输出低频直流分量。本专利技术实施例提供的载波跟踪的实现系统，由锁频环和锁相环组成一种新的二阶锁频环辅助的三阶锁相环，用锁频环进行频率跟踪，跟踪后用锁相环进行相位补偿，结合锁频环和锁相环在不同条件下的优势，用锁频环和锁相环结合的方式实现快速和高精度的载波跟踪。附图说明图1为本专利技术实施例提供的载波跟踪的实现系统的整体结构框图；图2为本专利技术实施例提供的三阶锁相环的整体结构框图；图3为本专利技术实施例提供的二阶锁频环辅助的三阶锁相环滤波器结构图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种载波跟踪的实现系统，如图1所示，所述系统包括鉴别器、环路滤波器、压控振荡器和谐振器，其中，所述鉴别器有两路输入，一路输入来自所述谐振器的输出，另一路输入来自所述压控振荡器的输出，所述鉴别器计算两个输入的相位误差和频率误差，并转化为电压输出；所述环路滤波器将所述鉴别器的输出电压进行低通滤波，得到电压直流分量；所述压控振荡器实质是积分累加器，将所述环路滤波器输出的电压直流分量进行相位的不断累加，将电压转换为相位输出，并通过压控灵敏度系数调整电压变化的幅度得到变化的相位输出，最终鉴别器的输出信号稳定，压控振荡器的输出相位也达到稳定。下面对本专利技术实施例载波跟踪的实现系统进行详细说明。如图2所示，为三阶锁相环的整体结构框图，其中，鉴频器和鉴相器各有两路输入，一路输入来自所述谐振器的输出，另一路输入来自所述压控振荡器的输出。本振信号和反馈信号经过积分清零后得到I和Q两路信号，I路信号进入鉴频器，Q路信号进入鉴相器，鉴频器的输出信号是两个输入的频率误差，鉴相器的输出是两个输入的相位误差。所述鉴频器对所述两路输入进行点和交叉计算再通过函数ATAN2的计算后除以采样时间，输出频率误差；所述鉴相器对所述两路输入通过函数ATAN2的计算，输出相位误差。所述鉴频器输出频率近似于真实频率误差的正弦信号，所述鉴相器输出相位是相位误差的正弦信号。所述环路滤波器包括二阶锁频环滤波器和三阶锁相环滤波器，所述二阶锁频环滤波器对所述鉴频器输出的频率误差进行滤波和去噪，所述三阶锁相环滤波器对所述鉴相器输出的相位误差进行滤波和去噪，所述环路滤波器对所述二阶锁频环滤波器和所述三阶锁相环滤波器的输出进行归一化处理，得到低频直流分量。二阶鉴频器的输出经过一阶滤波器，三阶鉴相器的输出经过二阶滤波器，滤波后对误差进行低通滤波和平滑后输出电压，电压控制压控振荡器输出瞬时频率和相位，频率和相位补偿反馈回去作为新的输入信号的频率相位，从而实现输入信号和输出信号同频同相。在本专利技术实施例中，鉴频器采用的实现算法是ATAN2(叉积，点)，其输出的是正弦信号除以以秒为单位的采样时间，更准确的近似于真实的频率误差。鉴相器采用的实现算法是ATAN2(Q，I)，返回的是以弧度为表示的结果。鉴频器和鉴相器的具体实现如下：cross＝I(n-1)*Q(n)-I(n)*Q(n-1)dot＝I(n)*I(n-1)+Q(n)*Q(n-1)鉴频器输出为：FD(1)＝atan2(cross,dot)/(t2-t1)鉴相器输出为：PD(1)＝atan2(Q(n),I(n))因此而鉴频器的输出是频率误差值，鉴相器的输出是相位误差值。由于函数ATAN2特性，鉴别器的输入误差在+-180范围内均能保持线性，线性度良好，能准确估计频差和相差。两个来自鉴别器的误差信号同时输入到锁频环辅助的锁相环滤波器中，锁频环对频率误差调节，锁相环将锁频环调整的结果进行相位补偿，从而整个闭环系统能够快速精确的锁定输入信号。在滤波器结构设计中，锁频环的滤波器采用一阶滤波器，锁相环的滤波器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种载波跟踪的实现系统，其特征在于，所述系统包括鉴别器、环路滤波器、压控振荡器和谐振器，其中，/n所述鉴别器有两路输入，一路输入来自所述谐振器的输出，另一路输入来自所述压控振荡器的输出，所述鉴别器计算两个输入的相位误差和频率误差，并转化为电压输出；/n所述环路滤波器将所述鉴别器的输出电压进行低通滤波，得到电压直流分量；/n所述压控振荡器将所述环路滤波器输出的电压直流分量进行相位的不断累加，将电压转换为相位输出，并通过压控灵敏度系数调整电压变化的幅度得到变化的相位输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种载波跟踪的实现系统，其特征在于，所述系统包括鉴别器、环路滤波器、压控振荡器和谐振器，其中，
所述鉴别器有两路输入，一路输入来自所述谐振器的输出，另一路输入来自所述压控振荡器的输出，所述鉴别器计算两个输入的相位误差和频率误差，并转化为电压输出；
所述环路滤波器将所述鉴别器的输出电压进行低通滤波，得到电压直流分量；
所述压控振荡器将所述环路滤波器输出的电压直流分量进行相位的不断累加，将电压转换为相位输出，并通过压控灵敏度系数调整电压变化的幅度得到变化的相位输出。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述鉴别器包括鉴频器和鉴相器，所述鉴频器和鉴相器各有两路输入，一路输入来自所述谐振器的输出，另一路输入来自所述压控振荡器的输出。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述鉴频器对所述两路输入进行点和交叉计算再通过函数ATAN2的计算后除以采样时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱浮，刘谋，孟真，张兴成，田易，钟燕青，阎跃鹏，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11